Teoretikere viser, hvilke kvantesystemer der er egnede til kvantesimuleringer

En fælles forskningsgruppe ledet af professor Jens Eisert fra Freie Universität Berlin og Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) har vist en måde at simulere de kvantefysiske egenskaber ved komplekse solid state-systemer. Dette gøres ved hjælp af komplekse solid state -systemer, der kan studeres eksperimentelt. Undersøgelsen blev offentliggjort i det anerkendte tidsskrift Procedurer fra National Academy of Sciences ( PNAS ).

"Det virkelige mål er en robust kvantecomputer, der genererer stabile resultater, selv når der opstår fejl og retter disse fejl, ”forklarer Jens Eisert, professor ved Freie Universität Berlin og leder af en fælles forskningsgruppe ved HZB. Indtil nu, udviklingen af ​​robuste kvantecomputere er stadig langt væk, fordi kvantebits reagerer ekstremt følsomt over for de mindste udsving i miljøparametre.

Men nu kan en ny tilgang love succes:to postdocs fra gruppen omkring Jens Eisert, Maria Laura Baez og Marek Gluza har taget en idé om Richard Feynman, en strålende amerikansk fysiker i efterkrigstiden. Feynman havde foreslået at bruge virkelige atomsystemer med deres kvantefysiske egenskaber til at simulere andre kvantesystemer. Disse kvantesystemer kan bestå af atomer, der er spændt sammen som perler i en snor med særlige spin -egenskaber, men kan også være ionfælder, Rydberg -atomer, superledende Qbits eller atomer i optiske gitter. Fælles for dem er, at de kan skabes og kontrolleres i laboratoriet. Deres kvantefysiske egenskaber kunne bruges til at forudsige adfærd fra andre kvantesystemer. Men hvilke kvantesystemer ville være gode kandidater? Er der en måde at finde ud af det på forhånd?

Eisert's team har nu undersøgt dette spørgsmål ved hjælp af en kombination af matematiske og numeriske metoder. Faktisk, gruppen viste, at den såkaldte dynamiske strukturfaktor for sådanne systemer er et muligt redskab til at komme med udsagn om andre kvantesystemer. Denne faktor kortlægger indirekte, hvordan spins eller andre kvantemængder opfører sig over tid, det beregnes ved en Fourier -transformation.

"Dette arbejde bygger en bro mellem to verdener, ”forklarer Jens Eisert.” På den ene side, der er Condensed Matter Community, som studerer kvantesystemer og får ny indsigt fra dem - og på den anden side er der kvanteinformatik - som omhandler kvanteinformation. Vi tror på, at der vil være store fremskridt, hvis vi bringer de to verdener sammen, «siger videnskabsmanden.